1、1第三节 铁碳合金及相图2一、 铁碳合金的基本组织与性能1）铁素体（F F）：碳溶解在-Fe中形成的间隙固溶体。 由于-Fe晶粒的间隙小，溶解碳量极微，其最大溶碳量只有0.0218%（727）所以是几乎不含碳的纯铁。b =180230MPa HB=5080 =3050% =7080% ak=156196Jcm-2 显微镜下观察，铁素体呈灰色并有明显大小不一的颗粒形状。 3纯铁纯铁0.01%C铁素体50042）奥氏体（A A）：碳溶解在-Fe中形成的间隙固溶体。 -Fe的溶碳能力较高，最大为2.11%（1148）。由于-Fe一般存在于7271394之间，所以奥氏体也只出现在高温区域内。显微镜观察
2、，奥氏体呈现外形不规则的颗粒状结构，并有明显的界限。其 =4050%，具有良好的塑性和低的变形抗力。是绝大多数钢种在高温进行压力加工所需的组织。3）渗碳体（FeFe3 3C C）：铁与碳形成的稳定化合物。含碳量为6.69%。HB=800，硬度很高，脆性极大，是钢中的强化相。显微镜下观察，渗碳体呈银白色光泽。渗碳体在一定条件下可以分解出石墨。54）珠光体（P P）：）：铁素体和渗碳体组成的机械混合物 （共析体）。珠光体的平均含碳量为0.77%，在727以下温度范围内存在。显微镜下观察，珠光体呈层片状特征，表面具有珍珠光泽，因此得名。b =750MPa，HB=160180 较高， =2025%，=
3、3040% 适中 5）莱氏体（LdLd）：）：是由奥氏体和渗碳体组成的机械 混合物（共晶体）。 铁碳合金中含碳量为4.3%的液体冷却到1148时发生共晶转变，生成高温莱氏体。合金继续冷却到727时，其中的奥氏体转变为珠光体，故室温时由珠光体和渗碳体组成，叫低温莱氏体。统称莱氏体。6二、二、 铁碳合金相图铁碳合金相图简化后的Fe-Fe3C状态图7温度温度AA纯铁的熔点。纯铁的熔点。DFeDFe3 3C C的熔点。的熔点。ECEC在在-Fe-Fe中的最中的最大溶解度点。大溶解度点。1148 2.11%C 1148 2.11%C 钢和铁的分界点。钢和铁的分界点。Fe-Fe3C相图分析相图分析1）Fe
4、-Fe3C相图中各特性点的含义。相图中各特性点的含义。8共晶点共晶点共晶点共晶点发生共晶反应的点。发生共晶反应的点。 共晶反应共晶反应 在一定的温度下，由一定成分的液体同时在一定的温度下，由一定成分的液体同时结晶出一定成分的两个固相的反应。结晶出一定成分的两个固相的反应。共晶反应的产物共晶反应的产物共晶体共晶体机械混合物机械混合物G G 纯铁的同素异构转变点。纯铁的同素异构转变点。 912912 P CP C在在-Fe-Fe中的最大溶解度点。中的最大溶解度点。727 0.02%C727 0.02%C9S S 共析点，共析点， 727 0.77%C727 0.77%C共析点共析点 发生共析反应的
5、点。发生共析反应的点。 共析反应共析反应在一定的温度下，由一定成分的固相同在一定的温度下，由一定成分的固相同时结晶出一定成分的另外两个固相的反应。时结晶出一定成分的另外两个固相的反应。 共析反应的产物共析反应的产物 共析体共析体 机械混合物机械混合物 P P10 Fe-Fe3C相图中主要特性点含义见表：112）Fe-Fe3C相图中特性线：相图中特性线：12GSGS线线 C在在-Fe中的中的溶解度曲线。溶解度曲线。AFAFGPGP线线 F F析出终了线。析出终了线。PSKPSK线线 共析线共析线 727727PQPQ线线 碳在碳在-Fe-Fe中的溶解度曲线。中的溶解度曲线。 ES线线 C在在-F
6、e中的溶解度曲线。析出二次中的溶解度曲线。析出二次Fe3C（Fe3C）13简化的Fe-Fe3C相图中的特性线含义见表。3） Fe-Fe3C相图相区分析：14包括：包括：（1）液相区：）液相区：（2）液、固两相区：）液、固两相区：（3）固相区：）固相区：也包括：也包括：1） 单相区：单相区：L、F、A、Fe3C （2） 两相区：两相区：L+A、L+ Fe3C、A+F、F+ Fe3C（3） 三相区：三相区：Le+A+ Fe3C、P+Le+ Fe3C15简化后的Fe-Fe3C状态图162 典型铁碳合金结晶过程分析（1）铁碳合金分类1）工业纯铁:C0.0218% 组织为F 2）钢:0.02182.11
7、 % C亚共析钢： C0.77% P+Fe3C 3）白口铸铁:2.11%6.69% C亚共晶白口铁：C 4.3% Ld+ Fe3C1 17简化后的Fe-Fe3C相图上几种典型铁碳合金位置示意图18（2）典型铁碳合金结晶过程分析1）共析钢 共析钢组织转变过程示意图19共析钢的显微组织202）亚共析钢亚共析钢组织转变过程21亚共析钢的显微组织223)过共析钢过共析钢组织转变过程23过共析钢组织2425铁碳合金组织特征图(a) 0.01%C铁素体500(c).0.77%C珠光体 500(b) 0.45%C铁素体+珠光体 500d). 1.2%C 珠光体+二次渗碳体 500264）共晶白口铸铁共晶白口
8、铁组织转变过程27共晶白口铁组织285）亚共晶白口铁亚共晶白口铁组织转变过程29亚共晶白口铁组织306）过共晶白口铁过共晶白口铁组织转变过程31过共晶白口铁组织32231LAAL+P(F+Fe3C)1LAAL+A+P(F+Fe3C) +F432F41LL+P+Fe3C23AAFe3C1L2Le(A+ Fe3C+ Fe3C)Le(P+ Fe3C+ Fe3C)1LA+L+LeP+Fe3C+LeA+Le +32AFe3C31L2L+Fe3CFe3C+Fe3C+LeLe1 1）钢）钢2）生铁）生铁 共析钢共析钢: : 亚共析钢亚共析钢: : 过共析钢过共析钢: : 共晶生铁共晶生铁: : 亚共晶生铁亚
9、共晶生铁: : 过共晶生铁过共晶生铁: :Le(A+ Fe3C)A+（3）典型铁碳合金结晶过程简单描述：）典型铁碳合金结晶过程简单描述：33简化后的Fe-Fe3C相图上几种典型铁碳合金位置示意图34三、 铁碳合金相图的应用1、含碳量对铁碳合金组织和力学性能的影响规律（1）含碳量对平衡组织的影响（2）含碳量对力学性能的影响 材料的组织结构决定其性能35p 经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量p Study Constantly, And You Will Know Everything. The More You Know, The More Powerful You Will Be写在最后36Thank You在别人的演说中思考，在自己的故事里成长Thinking In Other PeopleS Speeches，Growing Up In Your Own Story讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
